CN217237389U - 一种应用于沙尘气溶胶的分级采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，所述装置包括沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)、动力与流量控制模块(3)和电源供应模块(4)，沙尘气溶胶进样模块(1)与沙尘气溶胶分级收集模块(2)可拆卸紧密相连接设置，沙尘气溶胶分级收集模块(2)与动力与流量控制模块(3)紧密相连接设置，动力与流量控制模块(3)与电源供应模块(4)相连接设置。本装置结构简单，安全可靠，易于制造、安装、使用和维护，具有使用灵活、采样量大、收集效率高的优势，摆脱了传统滤膜或滤筒的截留过滤式采样方式，能够直接获得颗粒物单体，适用于地表固定点位采样、高塔采样、系留飞艇采样等多种应用场景。

Description

一种应用于沙尘气溶胶的分级采样装置

技术领域

本实用新型属于大气科学技术领域，尤其是一种应用于沙尘气溶胶的分级采样装置。

背景技术

沙尘气溶胶是一种重要的大气气溶胶类型，其排放量和大气丰度在所有类型的气溶胶中均数一数二，对地球辐射平衡、气候变化、生态循环、空气污染和人体健康等都起着十分重要的作用。亚洲是全球第二大的沙尘排放源，中国西北地区和内蒙古一带的沙尘、荒漠和戈壁是重要的沙尘来源。在每年的冬春季，中国经常遭受沙尘暴的袭扰，空气质量严重恶化，危害社会正常运转和人民的生命财产安全，同时，大范围、高强度的沙尘过程会促进气溶胶的垂直输送，增加对流层和平流层中气溶胶含量，输送到太平洋乃至北美洲、北极上空，从而对全球气候产生影响。2021年，我国经历了多频次、大范围、高强度的沙尘暴过程。在全球变暖的背景下，未来沙尘暴发生的概率可能继续增大。因此，加强对沙尘气溶胶的理解和认识十分重要和必要。

沙尘气溶胶研究包括外场观测采样、模型模拟和卫星遥感，而后两种研究方法都依赖于外场观测采样的实验结果的比对和验证。传统的沙尘气溶胶采样包括被动式和主动式两种，被动式采样(自然沉降法等)方法简单、成本低，但采样效率低，使用范围有限；主动式采样是将含有沙尘气溶胶的气体抽进采样器，通过滤膜或滤筒将大于一定粒径的颗粒物截留，与气流分离，从而得到气溶胶样品。主动式采样方法简单、可靠、高效，已长期应用在各种研究中。

现有的主动式采样方法是将颗粒物收集在滤膜或滤筒上，对于沙尘气溶胶来说，存在以下问题：首先，单张膜或滤筒的采样量十分有限。以常用的四通道采样器为例，采样流量为 16.7升每分钟，在极端高浓度沙尘暴期间，24小时收集到的颗粒物总质量仅为数毫克，无法满足需要数克样品的矿物分析等实验；若继续延长采样时间，可能会导致滤膜的压降显著增大，憋死抽气泵。

其次，使用滤膜或滤筒过滤截留法，沙尘气溶胶会直接嵌入在各种材质滤膜(包括但不限于玻璃纤维滤膜、特氟龙滤膜、石英滤膜、聚碳酸酯滤膜等)的纤维空隙中，难以从滤膜或滤筒上分离下来，不利于后续的实验分析。

再次，若想实现分级采样，同时收集不同粒径的气溶胶，传统的基于膜采样的撞击式采样器不适用于沙尘气溶胶采样。发生沙尘暴时大气环境湿度很低，沙尘气溶胶十分干燥，撞击在分级采样器某一对应切割粒径的滤膜上后，有很大概率反弹再次进入气流到达下一级，与理论计算的颗粒物切割粒径存在较大偏差(类似硬质玻璃球碰撞到固体表面会反弹而不是变为静止被捕集)，且高速气流的带动进一步增大了沙尘气溶胶分级采样的误差。

综上，现有沙尘气溶胶采样方法存在采样效率低、样品采集量少、颗粒物分离难、切割粒径误差较大等缺陷，难以满足矿物组分分析、沙尘气溶胶单体分析、分粒径沙尘气溶胶分析等实验分析需要。

通过检索，尚未发现与本专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种应用于沙尘气溶胶的分级采样装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，所述装置包括沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)、动力与流量控制模块(3)和电源供应模块(4)，所述沙尘气溶胶进样模块(1)与沙尘气溶胶分级收集模块(2)可拆卸紧密相连接设置，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)与动力与流量控制模块(3)紧密相连接设置，所述动力与流量控制模块(3)与电源供应模块(4)相连接设置。

进一步地，所述沙尘气溶胶进样模块(1)与沙尘气溶胶分级收集模块(2)螺纹可拆卸相连接设置；

或者，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)通过气体管路(27)与动力与流量控制模块(3) 相连接设置，所述动力与流量控制模块(3)通过供电线与电源供应模块(4)相连接设置；

或者，相连接设置的模块之间均设置有O型圈进行密封连接。

进一步地，所述沙尘气溶胶进样模块(1)能够引导大气中多种粒径的沙尘气溶胶进入沙尘气溶胶进样模块(1)中，并稳定地传输到沙尘气溶胶分级收集模块(2)；

所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)能够利用旋转离心力和气溶胶自身重力区分不同粒径的沙尘气溶胶，并收集对应粒径的沙尘气溶胶；

所述动力与流量控制模块(3)能够精准地控制、记录采样气体的瞬时流量、累积流量以及给沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)提供抽气动力；

所述电源供应模块(4)能够为动力与流量控制模块(3)提供电能。

进一步地，所述沙尘气溶胶进样模块(1)包括防雨罩(11)、沙尘气溶胶进样口(12)和进样连接杆(13)，所述防雨罩(11)间隔设置在沙尘气溶胶进样口(12)的上方，所述沙尘气溶胶进样口(12)的输入端能够输入大气中多种粒径的沙尘气溶胶，该沙尘气溶胶进样口(12)的输出端与进样连接杆(13)的输入端紧密相连接设置，该进样连接杆(13)的输出端与沙尘气溶胶分级收集模块(2)的输入端紧密相连接设置。

进一步地，所述沙尘气溶胶进样口(12)为设置有防虫网的沙尘气溶胶进样口；

或者，所述防雨罩、沙尘气溶胶进样口(12)和进样连接杆(13)之间通过螺丝固定；

或者，所述沙尘气溶胶进样口(12)为能够360度进样的进样口。

进一步地，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)包括旋风式采样器进样管(21)、导流叶片(22)、旋风式采样器筒体(23)、样品收集盒(25)、旋风式采样器排气管(26)、气体管路(27)和过滤膜(28)，所述旋风式采样器进样管(21)的输入端与沙尘气溶胶进样模块(1) 的输出端紧密相连接设置(例如，所述旋风式采样器进样管(21)的输入端与沙尘气溶胶进样模块(1)的进样连接杆(13)的输出端紧密相连接设置，较优地，旋风式采样器进样管(21)的输入端与沙尘气溶胶进样模块(1)的进样连接杆(13)的输出端螺纹可拆卸紧密相连接设置)，所述旋风式采样器进样管(21)的输出端与旋风式采样器筒体(23)的顶部紧密相连通设置；

所述旋风式采样器筒体(23)沿竖直方向设置，该旋风式采样器筒体(23)内的顶部同轴安装导流叶片(22)，该导流叶片的最外侧边缘与旋风式采样器筒体(23)的内壁相连接设置；所述旋风式采样器筒体(23)的底部紧密同轴安装样品收集盒(25)；

所述旋风式采样器排气管(26)的输入端紧密相连通设置于旋风式采样器筒体(23)内的上部，该旋风式采样器排气管(26)的输出端通过气体管路(27)与动力与流量控制模块 (3)的输入端相连接设置，气体管路(27)上相连接设置过滤膜(28)，该过滤膜(28)能够阻拦并收集粒径小于2.5微米的沙尘气溶胶(213)，该过滤膜(28)下方的气体管路(27)上也紧密相连接设置样品收集盒(25)。

进一步地，所述沙尘气溶胶分级收集模块还包括密封法兰(24)，所述旋风式采样器筒体 (23)的底部、过滤膜(28)下方的气体管路(27)均通过密封法兰(24)同轴安装样品收集盒；

或者，所述旋风式采样器筒体(23)的下部设置为上宽下窄的圆锥筒体形状；

或者，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)的旋风式采样器进样管(21)与旋风式采样器筒体(23)、导流叶片(22)与旋风式采样器筒体(23)、旋风式采样器筒体(23)与旋风式采样器排气管(26)之间焊接在一起；所述旋风式采样器排气管(26)与气体管路(27)、气体管路(27)与过滤膜(28)之间卡套相连接设置。

进一步地，所述旋风式采样器筒体(23)设置为两个，两个旋风式采样器筒体通过旋风式采样器排气管(26)、气体管路(27)串联设置在一起，与第二个旋风式采样器筒体(23) 相连接的气体管路(27)的输出端与流量控制模块(3)的输入端相连接设置，且该气体管路 (27)上相连接设置过滤膜(28)；

第一个旋风式采样器筒体能够收集颗粒物粒径大于10微米的沙尘气溶胶(211)，第二个旋风式采样器筒体能够收集粒径介于2.5-10微米的沙尘气溶胶(212)。

进一步地，所述动力与流量控制模块(3)包括相连接设置的气体质量流量控制器(31) 和真空抽气泵(32)，气体质量流量控制器(31)能够精准地控制、记录采样气体的瞬时流量、累积流量，真空抽气泵(32)能够给沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2) 提供抽气动力；

所述电源供应模块(4)包括电源适配器(41)，所述电源适配器(41)通过供电线与动力与流量控制模块(3)的气体质量流量控制器(31)和真空抽气泵(32)相连接设置，电源适配器(41)用于给气体质量流量控制器(31)和真空抽气泵(32)提供电能。

进一步地，所述气体质量流量控制器(31)通过气体管路(27)与真空抽气泵(32)卡套相连接设置。

本实用新型取得的优点和积极效果为：

1、本实用新型结构简单，安全可靠，易于制造、安装、使用和维护，具有使用灵活、采样量大、收集效率高的优势，摆脱了传统滤膜或滤筒的截留过滤式采样方式，能够直接获得颗粒物单体，适用于地表固定点位采样、高塔采样、系留飞艇采样等多种应用场景。

2、本实用新型的重点一是针对传统的滤膜或滤筒采样器收集沙尘气溶胶时采样量少、样品分离难的问题，采用旋风式分离器的原理，利用气流旋转离心力和沙尘气溶胶自身重力，实现高效、连续地收集对应设计粒径的沙尘气溶胶。

3、本实用新型的重点二是可以分级收集不同粒径的沙尘气溶胶。采用特殊设计的旋风式采样器，轴向进气，利用导流叶片改变轴向进入的含沙尘气溶胶气体的气流方向，使气流作圆周旋转运动，含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的沙尘气溶胶甩向器壁。沙尘气溶胶一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进入样品收集盒。采用轴向进气方式，具有进气量大、压力损失小、气流分布均匀的优势；使用串联的两个旋风式采样器及后端的过滤膜，能够分离并分别收集粒径大于10微米、2.5-10微米和小于2.5微米的沙尘气溶胶，满足更多科学研究的不同采样需要。

4、本实用新型的气体质量流量控制器恒流精度高，能自动测量、记录并显示瞬时流量、累积流量等参数，能提供稳定、连续的采样。

5、本实用新型采用模块化结构设计，拆装方便快捷，方便用户进行样品收集盒取样及清洁、过滤膜更换工作，无取样、更换时的污染问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构连接示意图；

图2为本实用新型的沙尘气溶胶分级收集模块的工作原理图；

其中，1—沙尘气溶胶进样模块；11—防雨罩；12—配有防虫网的沙尘气溶胶进样口； 13—进样连接杆；2—沙尘气溶胶分级收集模块；21—旋风式采样器进样管；210—多种粒径的沙尘气溶胶(包括但不限于PM10、PM2.5)；211—粒径大于10微米的沙尘气溶胶(>PM10)； 212—粒径介于2.5-10微米的沙尘气溶胶(PM2.5-PM10)；213—粒径小于2.5微米的沙尘气溶胶(<PM2.5)；22—导流叶片；23—旋风式采样器筒体；231—旋风式采样器内部旋流，包括下旋流和上旋流；24—密封法兰；25—样品收集盒；26—旋风式采样器排气管；27—气体管路；28—过滤膜；3—动力与流量控制模块；31—气体质量流量控制器；32—真空抽气泵； 4—电源供应模块；41电源适配器；箭头表示气体流动方向；装置间的连接虚线表示供电线路连接；点线方框表示模块包含的装置或部件。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下属实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。

本实用新型中所使用的结构，如无特殊说明，均为常规的结构；本实用新型中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。

一种应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，如图1和图2所示，所述装置包括沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)、动力与流量控制模块(3)和电源供应模块(4)，所述沙尘气溶胶进样模块(1)与沙尘气溶胶分级收集模块(2)可拆卸紧密相连接设置，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)与动力与流量控制模块(3)紧密相连接设置，所述动力与流量控制模块(3)与电源供应模块(4)相连接设置。

较优地，所述沙尘气溶胶进样模块(1)与沙尘气溶胶分级收集模块(2)螺纹可拆卸相连接设置。

较优地，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)通过气体管路(27)与动力与流量控制模块 (3)相连接设置，所述动力与流量控制模块(3)通过供电线与电源供应模块(4)相连接设置。

较优地，相连接设置的模块之间均设置有O型圈进行密封连接。

在本实施例中，所述沙尘气溶胶进样模块(1)能够引导大气中多种粒径的沙尘气溶胶进入沙尘气溶胶进样模块(1)中，并稳定地传输到沙尘气溶胶分级收集模块(2)；

所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)能够利用旋转离心力和气溶胶自身重力区分不同粒径的沙尘气溶胶，并收集对应粒径的沙尘气溶胶；

所述动力与流量控制模块(3)能够精准地控制、记录采样气体的瞬时流量、累积流量以及给沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)提供抽气动力；

所述电源供应模块(4)能够为动力与流量控制模块(3)提供电能。

在本实施例中，所述沙尘气溶胶进样模块(1)包括防雨罩(11)、沙尘气溶胶进样口(12) 和进样连接杆(13)，所述防雨罩(11)间隔设置在沙尘气溶胶进样口(12)的上方，所述沙尘气溶胶进样口(12)的输入端能够输入大气中多种粒径的沙尘气溶胶，该沙尘气溶胶进样口(12)的输出端与进样连接杆(13)的输入端紧密相连接设置，该进样连接杆(13)的输出端与沙尘气溶胶分级收集模块(2)的输入端紧密相连接设置。

由于同时设置了防雨罩，能够用来防雨，确保沙尘气溶胶连续地进入采样器并稳定地传输到沙尘气溶胶分级收集模块(2)中。

较优地，所述沙尘气溶胶进样口(12)为设置有防虫网的沙尘气溶胶进样口，防虫网能够防虫，进一步确保了沙尘气溶胶连续地进入采样器并稳定地传输到沙尘气溶胶分级收集模块(2)中。

较优地，所述防雨罩、沙尘气溶胶进样口(12)和进样连接杆(13)之间的连接方式为螺丝固定，拆卸及安装方便，成本低廉。

较优地，所述沙尘气溶胶进样口(12)为能够360度进样的进样口，使得该进样口可以收集到任意流向的沙尘气溶胶。

在本实施例中，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)包括旋风式采样器进样管(21)、导流叶片(22)、旋风式采样器筒体(23)、样品收集盒(25)、旋风式采样器排气管(26)、气体管路(27)和过滤膜(28)，所述旋风式采样器进样管(21)的输入端与沙尘气溶胶进样模块(1)的输出端紧密相连接设置(例如，所述旋风式采样器进样管(21)的输入端与沙尘气溶胶进样模块(1)的进样连接杆(13)的输出端紧密相连接设置，较优地，旋风式采样器进样管(21)的输入端与沙尘气溶胶进样模块(1)的进样连接杆(13)的输出端螺纹可拆卸紧密相连接设置)，所述旋风式采样器进样管(21)的输出端与旋风式采样器筒体(23)的顶部紧密相连通设置；

所述旋风式采样器筒体(23)沿竖直方向设置，该旋风式采样器筒体(23)内的顶部同轴安装导流叶片(22)，该导流叶片的最外侧边缘与旋风式采样器筒体(23)的内壁相连接设置；所述旋风式采样器筒体(23)的底部紧密同轴安装样品收集盒(25)，该样品收集盒(25) 能够用来收集采集到的各种粒径的沙尘气溶胶样品，用于后续的样品分析测试；

所述旋风式采样器排气管(26)的输入端紧密相连通设置于旋风式采样器筒体(23)内的上部，该旋风式采样器排气管(26)的输出端通过气体管路(27)与动力与流量控制模块 (3)的输入端相连接设置，气体管路(27)上相连接设置过滤膜(28)，该过滤膜(28)能够阻拦并收集粒径小于2.5微米的沙尘气溶胶(213)，防止颗粒物进入后续装置造成损坏，该过滤膜(28)下方的气体管路(27)上也紧密相连接设置样品收集盒(25)。

较优地，所述沙尘气溶胶分级收集模块还包括密封法兰(24)，所述旋风式采样器筒体(23) 的底部、过滤膜(28)下方的气体管路(27)均通过密封法兰(24)同轴安装样品收集盒，确保旋风式采样器筒体(23)、过滤膜(28)下方的气体管路(27)均与样品收集盒(25)之间具有良好的密封性，且可快速拆卸，便于快捷地取出收集到的沙尘气溶胶样品。较优地，所述旋风式采样器筒体(23)与密封法兰(24)、密封法兰(24)与样品收集盒(25)之间通过法兰连接方式相连接设置；

较优地，所述旋风式采样器筒体(23)的下部设置为上宽下窄的圆锥筒体形状。

较优地，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)的旋风式采样器进样管(21)与旋风式采样器筒体(23)、导流叶片(22)与旋风式采样器筒体(23)、旋风式采样器筒体(23)与旋风式采样器排气管(26)之间焊接在一起；所述旋风式采样器排气管(26)与气体管路(27)、气体管路(27)与过滤膜(28)之间通过卡套连接方式相连接设置。

较优地，所述旋风式采样器筒体(23)设置为两个，两个旋风式采样器筒体通过旋风式采样器排气管(26)、气体管路(27)串联设置在一起，与第二个旋风式采样器筒体(23)相连接的气体管路(27)的输出端与流量控制模块(3)的输入端相连接设置，且该气体管路(27) 上相连接设置过滤膜(28)；

第一个旋风式采样器筒体能够收集颗粒物粒径大于10微米的沙尘气溶胶(211)，第二个旋风式采样器筒体能够收集粒径介于2.5-10微米的沙尘气溶胶(212)。

在本实施例中，所述动力与流量控制模块(3)包括相连接设置的气体质量流量控制器(31) (该气体质量流量控制器可以为本领域内公知的设备，例如，为型号 DFC20-3/8-Air-50SLM-B01，北京弗罗斯科技有限公司)和真空抽气泵(32)，其中，气体质量流量控制器(31)能够精准地控制、记录采样气体的瞬时流量、累积流量，真空抽气泵(32) 能够给沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)提供抽气动力，以满足沙尘气溶胶分级收集模块(2)的设计流量；

所述电源供应模块(4)包括电源适配器(41)，所述电源适配器(41)通过供电线与动力与流量控制模块(3)的气体质量流量控制器(31)和真空抽气泵(32)相连接设置，电源适配器(41)用于给气体质量流量控制器(31)和真空抽气泵(32)提供电能。

较优地，所述气体质量流量控制器(31)通过气体管路(27)与真空抽气泵(32)之间通过卡套连接方式相连接设置。

考虑到便携性、体积尺寸、使用条件等因素，本装置的采样流量可以设计为100L/min (中流量)、1m³/min(大流量)等不同规格，实际采样流量可根据使用情况进行设计和调整。在以下计算中，假设空气密度为1.3kg/m³，采样流量为100L/min，沙尘气溶胶浓度为1mg/m³，沙尘气溶胶密度为2.6g/m³。

根据Muschelknautz模型方法，计算得到沙尘气溶胶分级收集模块(2)串联的第一个旋风式采样器的中值切割粒径为10微米，对模拟的全粒径沙尘气溶胶的收集总效率为81％；沙尘气溶胶分级收集模块(2)串联的第二个旋风式采样器的中值切割粒径为2.5微米，对模拟的全粒径沙尘气溶胶的收集总效率为80％。计算结果表明本发明能够高效地收集对应粒径的沙尘气溶胶，能够满足科学研究的样品收集需要。

本应用于沙尘气溶胶的分级采样装置的一种工作原理可以为：

本装置的沙尘气溶胶进样模块包括防雨罩、配有防虫网的沙尘气溶胶进样口和进样连接杆。其中，防雨罩和防虫网均为物理阻拦方式，分别用来防止雨水和昆虫进入采样装置。同时，防雨罩和防虫网不会影响沙尘气溶胶从任意角度(即360度方向)通过进样口连续地进入采样器并稳定地经过进样连接杆传输到后续沙尘气溶胶分级收集模块。

本装置的沙尘气溶胶分级收集模块(2)的主体是旋风式采样器，采用轴向导叶式设计，设置有导流叶片(22)，用于改变轴向进入的含沙尘气溶胶气体的气流方向，使气流从直线运动变为圆周运动，利用在旋转过程产生的离心力和气溶胶自身的重力实现收集沙尘气溶胶的目的。具体来说，含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的沙尘气溶胶甩向旋风式采样器筒体(23)的内壁。沙尘气溶胶一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进入样品收集盒。旋转下降的外旋气流到达锥体时，因圆锥形的收缩而向旋风式采样器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高，沙尘气溶胶所受离心力也不断加强。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向由下反转向上，继续做螺旋性流动，即内旋气流；外旋气流和内旋气流统称为旋风式采样器内部旋流(231)。净化后的气体经旋风式采样器排气管(26)排出，一部分未被捕集的沙尘气溶胶也由此排出，进入串联的下一个旋风式采样器或过滤膜(28)。

本装置的动力与流量控制模块(3)包括气体质量流量控制器和真空抽气泵，均为商品化设备。其中，气体质量流量控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀门和放大控制器等部分组成，采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量，用于精准地控制、记录采样气体的瞬时流量、累积流量。真空抽气泵能在泵的抽气口形成负压，让气体在大气压的作用下被抽出来，用于给采样装置提供抽气动力。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述装置包括沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)、动力与流量控制模块(3)和电源供应模块(4)，所述沙尘气溶胶进样模块(1)与沙尘气溶胶分级收集模块(2)可拆卸紧密相连接设置，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)与动力与流量控制模块(3)紧密相连接设置，所述动力与流量控制模块(3)与电源供应模块(4)相连接设置。

2.根据权利要求1所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述沙尘气溶胶进样模块(1)与沙尘气溶胶分级收集模块(2)螺纹可拆卸相连接设置；

或者，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)通过气体管路(27)与动力与流量控制模块(3)相连接设置，所述动力与流量控制模块(3)通过供电线与电源供应模块(4)相连接设置；

或者，相连接设置的模块之间均设置有O型圈进行密封连接。

3.根据权利要求1所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述沙尘气溶胶进样模块(1)能够引导大气中多种粒径的沙尘气溶胶进入沙尘气溶胶进样模块(1)中，并稳定地传输到沙尘气溶胶分级收集模块(2)；

所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)能够利用旋转离心力和气溶胶自身重力区分不同粒径的沙尘气溶胶，并收集对应粒径的沙尘气溶胶；

所述动力与流量控制模块(3)能够精准地控制、记录采样气体的瞬时流量、累积流量以及给沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)提供抽气动力；

所述电源供应模块(4)能够为动力与流量控制模块(3)提供电能。

4.根据权利要求1所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述沙尘气溶胶进样模块(1)包括防雨罩(11)、沙尘气溶胶进样口(12)和进样连接杆(13)，所述防雨罩(11)间隔设置在沙尘气溶胶进样口(12)的上方，所述沙尘气溶胶进样口(12)的输入端能够输入大气中多种粒径的沙尘气溶胶，该沙尘气溶胶进样口(12)的输出端与进样连接杆(13)的输入端紧密相连接设置，该进样连接杆(13)的输出端与沙尘气溶胶分级收集模块(2)的输入端紧密相连接设置。

5.根据权利要求4所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述沙尘气溶胶进样口(12)为设置有防虫网的沙尘气溶胶进样口；

或者，所述防雨罩、沙尘气溶胶进样口(12)和进样连接杆(13)之间通过螺丝固定；

或者，所述沙尘气溶胶进样口(12)为能够360度进样的进样口。

6.根据权利要求1所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)包括旋风式采样器进样管(21)、导流叶片(22)、旋风式采样器筒体(23)、样品收集盒(25)、旋风式采样器排气管(26)、气体管路(27)和过滤膜(28)，所述旋风式采样器进样管(21)的输入端与沙尘气溶胶进样模块(1)的输出端紧密相连接设置，所述旋风式采样器进样管(21)的输出端与旋风式采样器筒体(23)的顶部紧密相连通设置；

所述旋风式采样器筒体(23)沿竖直方向设置，该旋风式采样器筒体(23)内的顶部同轴安装导流叶片(22)，该导流叶片的最外侧边缘与旋风式采样器筒体(23)的内壁相连接设置；所述旋风式采样器筒体(23)的底部紧密同轴安装样品收集盒(25)；

所述旋风式采样器排气管(26)的输入端紧密相连通设置于旋风式采样器筒体(23)内的上部，该旋风式采样器排气管(26)的输出端通过气体管路(27)与动力与流量控制模块(3)的输入端相连接设置，气体管路(27)上相连接设置过滤膜(28)，该过滤膜(28)能够阻拦并收集粒径小于2.5微米的沙尘气溶胶(213)，该过滤膜(28)下方的气体管路(27)上也紧密相连接设置样品收集盒(25)。

7.根据权利要求6所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述沙尘气溶胶分级收集模块还包括密封法兰(24)，所述旋风式采样器筒体(23)的底部、过滤膜(28)下方的气体管路(27)均通过密封法兰(24)同轴安装样品收集盒；

或者，所述旋风式采样器筒体(23)的下部设置为上宽下窄的圆锥筒体形状；

或者，所述沙尘气溶胶分级收集模块(2)的旋风式采样器进样管(21)与旋风式采样器筒体(23)、导流叶片(22)与旋风式采样器筒体(23)、旋风式采样器筒体(23)与旋风式采样器排气管(26)之间焊接在一起；所述旋风式采样器排气管(26)与气体管路(27)、气体管路(27)与过滤膜(28)之间卡套相连接设置。

8.根据权利要求6所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述旋风式采样器筒体(23)设置为两个，两个旋风式采样器筒体通过旋风式采样器排气管(26)、气体管路(27)串联设置在一起，与第二个旋风式采样器筒体(23)相连接的气体管路(27)的输出端与流量控制模块(3)的输入端相连接设置，且该气体管路(27)上相连接设置过滤膜(28)；

第一个旋风式采样器筒体能够收集颗粒物粒径大于10微米的沙尘气溶胶(211)，第二个旋风式采样器筒体能够收集粒径介于2.5-10微米的沙尘气溶胶(212)。

9.根据权利要求1至8任一项所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述动力与流量控制模块(3)包括相连接设置的气体质量流量控制器(31)和真空抽气泵(32)，气体质量流量控制器(31)能够精准地控制、记录采样气体的瞬时流量、累积流量，真空抽气泵(32)能够给沙尘气溶胶进样模块(1)、沙尘气溶胶分级收集模块(2)提供抽气动力；

所述电源供应模块(4)包括电源适配器(41)，所述电源适配器(41)通过供电线与动力与流量控制模块(3)的气体质量流量控制器(31)和真空抽气泵(32)相连接设置，电源适配器(41)用于给气体质量流量控制器(31)和真空抽气泵(32)提供电能。

10.根据权利要求9所述的应用于沙尘气溶胶的分级采样装置，其特征在于：所述气体质量流量控制器(31)通过气体管路(27)与真空抽气泵(32)卡套相连接设置。

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